Automotive Partikeldetektion: Technische Sauberkeit von Batteriemodulen sicherstellen
VITRONIC erprobt ein neues Inline-Prüfverfahren, mit dem Partikelverunreinigungen in der Montage von Batteriemodulen erkannt werden können. Solche Verunreinigungen können die Leistungen der Batterie beeinträchtigen; zudem stehen sie im Verdacht, Brände zu verursachen. Mit dem Prüfverfahren gewährleisten OEMs und Zulieferer die Technische Sauberkeit (TecSa) der Baugruppen und erhöhen die Produktqualität und -sicherheit. Das Prüfsystem könnte in den geplanten europäischen Gigafactorys zum Einsatz kommen.
Technische Sauberkeit als Anforderung an elektronische Baugruppen
Durch die jüngsten Initiativen von Politik und Wirtschaft steigt die europäische Produktion von Elektrofahrzeugen und Batterien rasant; dutzende Fertigungswerke sind geplant oder schon im Bau. Dabei legen die Europäer die gewohnt hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandards an. Zwar sind etwa chinesische Hersteller oft noch Vorreiter in Sachen Technologie, doch bei der Qualitätssicherung legen sie deutlich niedrigere Maßstäbe an. Deshalb können Lösungen dafür nicht übernommen, sondern müssen neu entwickelt werden.
Eine wichtige Norm bei der Batteriezellmontage ist die sogenannte Technische Sauberkeit, abgekürzt TecSa. Der Leitfaden des ZVEI (Verband der Elektro- und Digitalindustrie) definiert technische Sauberkeit so: Es dürfen keine Partikel – metallische, nicht-metallische, Fasern usw. – auf Bauteilen vorhanden sein, die die Funktion der Bauteile oder Baugruppen oder den weiteren Fertigungsprozess beeinträchtigen oder verhindern können.
Der Industrieverband TecSa hat dazu zwei Regelwerke veröffentlicht: VDA 19.1 (Prüfung der Technischen Sauberkeit – Partikelverunreinigung funktionsrelevanter Automobilteile) sowie VDA 19.2 (Technische Sauberkeit in der Montage). Die Norm ISO 16232:2018 (Road vehicles – Cleanliness of components and systems) stellt das internationale Pendant dar.
Partikelprüfung vor und nach der Batteriezellmontage notwendig
Da Batteriemodule nicht in einer definierten Reinraum-Umgebung produziert werden, können sie mit Partikeln verunreinigt sein. Diese entstehen direkt im Fertigungsprozess, etwa durch Abrieb. Genauso können sie aus der Umgebung oder aus vorhergehenden Schritten in der Lieferkette stammen.
Schmutzpartikel auf Batteriemodulen können unter anderem die Separatorfolie zwischen zwei montierten Batteriezellen durchdringen. Dann fließt Strom zwischen den Zellgehäusen und es gibt einen Kurzschluss. Der Stromfluss erwärmt die Zelle. Die Hitze kann die Leistung der einzelnen Zellen mindern, die Zellen zerstören oder sie im schlimmsten Fall entzünden.
Auch wenn es schwer nachzuweisen ist: Hersteller gehen davon aus, dass einige Brände von E-Fahrzeugen auf Partikelverunreinigungen zurückzuführen sind. Je mehr Batterien und Fahrzeuge produziert werden, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit solcher Vorfälle – und der Druck, das Risiko durch passende Lösungen zu minimieren.
Da sich wie erwähnt Verunreinigungen nicht verhindern lassen, braucht es zuverlässige Prüfverfahren, um sie nachträglich zu entdecken. Idealerweise wird an zwei Prozessschritten geprüft: bei der Herstellung der Batteriezellen (in der Regel beim Zulieferer) sowie bei der Modulmontage (in der Regel beim Fahrzeughersteller).
Neues Inline-System detektiert kleinste Partikel
Genau für diesen Einsatzzweck hat VITRONIC ein neues Prüfsystem entwickelt: damit lassen sich Batteriezellen und -module direkt in der Montagelinie auf Partikelverunreinigungen prüfen. Ein erstes System wird bereits im Einsatz erprobt.
Die eingesetzten Kamerasensoren können kleinste Partikel detektieren, um so die Prozesssicherheit zu gewährleisten. Die Definition der zulässigen Partikelgröße erfolgt stets unter Berücksichtigung von geforderten Parametern wie Genauigkeit, Schnelligkeit und Kosten. Die Bauteile werden direkt in der Linie an zwei Stationen geprüft: zuerst die Seiten der einzelnen Batteriezellen und später der Boden des gesamten montierten Moduls. So werden Restpartikel zuverlässig aufgespürt und die Technische Sauberkeit gemäß der Industrienorm sichergestellt.
Mit dem Prüfsystem erweitert VITRONIC sein Portfolio an Lösungen für die Qualitätssicherung für die E-Fahrzeugproduktion. Der Spezialist für industrielle Bildverarbeitung bietet bereits weitere Prüfsysteme für Batteriegehäuse und -zellen an.
Über VITRONIC
VITRONIC ist weltweit führender Innovationstreiber für industrielle Bildverarbeitung, der seine Kunden befähigt, die Herausforderungen von morgen zu meistern.
Die Unternehmensgruppe in Familienbesitz entwickelt zukunftsweisende Lösungen in Form von spezialisierten Produkten und Software für bildbasierte Qualitätsprüfung, Identifikation und Prozessoptimierung, welche Anwendung in den Wachstumsbranchen Automation und Verkehrstechnik finden.
VITRONIC Lösungen leisten einen wichtigen Beitrag, um eine sichere und lebenswerte Welt mitzugestalten. Die bestehenden Grenzen des wirtschaftlich Machbaren werden beständig hinterfragt, um höchste Qualität und Produktivität beispielsweise in der Produktion von Automobil- und Pharmaunternehmen zu erreichen. Weltweit übernehmen unsere Auto-ID-Lösungen in Logistikzentren und an Frachtflughäfen die zuverlässige und effiziente Erfassung von Sendungen und sorgen damit für transparente Warenströme.
Im Verkehrsbereich bietet VITRONIC führende Technologie für mehr Sicherheit auf den Straßen, zur Optimierung des Verkehrsflusses und zur Erfassung der Straßennutzung.
Ein offener und ehrlicher Umgang mit unseren Kunden bildet das Fundament, um gemeinsam die technologischen und prozessualen Potenziale voll auszuschöpfen. Gemeinsamer Erfolg bildet die Basis langfristiger Zusammenarbeit mit Unternehmen wie B. Braun, BMW, Daimler, DHL, UPS, Toll Collect, Fresenius und Sanofi ebenso wie mit öffentlichen Auftraggebern.
Seit der Gründung im Jahr 1984 wächst VITRONIC seit fast 40 Jahren kontinuierlich. Der aktuelle Jahresumsatz (2022) liegt bei 208 Mio. EUR und das Unternehmen ist aktuell mit 1.400 Mitarbeitern auf fünf Kontinenten in über 80 Ländern vertreten.
Entwicklung und Produktion der VITRONIC-Systeme sind am Unternehmenssitz in Wiesbaden angesiedelt. Die Gruppengesellschaften der VITRONIC Group erstrecken sich über alle Kontinente, einschließlich Nord- und Südamerika, Europa, Asien, Afrika und Ozeanien. Ein weltweites Netzwerk von Vertriebs- und Servicepartnern betreuen die internationalen Kunden vor Ort.
